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1、第十三讲边坡防护综述,边坡防护技术 讲义,12.1绪论,12.1.1本章内容,本章主要讲述了以下一些内容： 1.边坡失稳及其根本原因。 2.边坡稳定的影响因素。 3.边坡防护的概念。 4.边坡防护设计步骤及具体内容。,边坡失稳边坡失去原有稳定状态，产生塌滑变形的现象。 边坡失稳的根本原因: 边坡中土体内部某个面上的剪应力达到了它的抗剪强度。 边坡失稳的具体原因： (1)滑面上的剪应力增加：如填土作用使边坡的坡高增加、渗流作用使下滑力产生渗透力、降雨使土体饱和，容重增加、地震作用等； (2)滑面上的抗剪强度减小：如浸水作用使土体软化、含水量减小使土体干裂，抗滑面面积减小、地下水位上升使有效应力减
2、小等。,12.1绪论,12.1.2本章理论,一.边坡失稳及其原因,边坡稳定影响因素主要有：1）岩土性质；2）岩层的构造与结构；3）水文地质条件；4）地形地貌；5）风化作用；6）气候作用；7）地震作用；8）人类活动。 一个边坡的失稳往往是多种因素共同作用的结果，这些因素可以归为两类。 外因外界力（开挖、超载、地震、渗流水等）的作用破坏了岩土体原来的应力平衡状态。 内因岩土体抗剪强度降低（如持续降雨等）而导致原有应力平衡状态的破坏。,二.边坡稳定的影响因素,12.1绪论,12.1.2本章理论,边坡防护对不稳定或欠稳定（、类）边坡进行坡体加固，以保证边坡的稳定和安全。 边坡之所以会发生失稳破坏，是由
3、于势能产生的下滑趋势力大于坡体土（岩）自身强度产生的阻止坡体下滑的下滑抵抗力。 因此可以采取一些措施，以减小下滑趋势力或增大下滑抵抗力，从而使边坡重新达到应力平衡状态。这些措施就是边坡防护技术，亦称边坡处治技术。 常用边坡防护技术为：1)改变边坡形态；2)加强边坡排水；3)设置支挡结构；4)设置加固结构。,四.边坡防护方法,12.1绪论,12.1.2本章理论,分析地质资料,确定支护方案,边坡稳定分析,支护结构计算,出图、施工、监测,12.1绪论,12.1.2本章理论,五.边坡防护步骤,具体步骤是,1.分析地质资料： 边坡工程处治就是根据地质勘察资料，对边坡的稳定性进行计算分析，判断其稳定性，并
4、对不稳定的边坡进行支护结构设计。因此，边坡工程支护设计首先就必须充分收集和了解有关边坡的资料，并对资料进行分析，以充分熟悉和了解整个边坡。 需要了解和分析的边坡的资料一般有以下内容： 地质测绘资料；地质勘察报告；水文条件；地震资料；边坡的相关资料。,12.1绪论,12.1.2本章理论,2.进行边坡稳定性分析,边坡稳定性分析就是对由势能产生的下滑趋势力(以后称下滑推力)与坡体自身强度产生的阻止坡体下滑的下滑抵抗力之比(以后称阻滑力)进行比较。 工程中采用边坡稳定安全系数K(或FS)来衡量。见表1.1所示。K(或FS)由公式 计算。 式中 为整个滑动面上的平均抗剪强度(阻滑力)； 式中 为整个滑动
5、面上的平均剪应力(下滑推力)。,12.1绪论,12.1.2本章理论,3.确定边坡支护方案,应该根据边坡的地层的工程性质、水文地质条件、荷载特性、使用要求、原材料供应、施工技术条件等因素，来确定边坡的支护方案。,12.1绪论,12.1.2本章理论,4.进行支护结构设计计算,边坡支护设计，就是考虑如何“减小下滑推力(刷方减重、排水)增大阻滑力(支护、注浆、排水)” ，以及增大或减小多少的问题。 具体需要作的设计计算工作主要有：,1)整体稳定性分析： 将加固措施作用于不稳定边坡，与边坡一起重新进行稳定性分析(支护结构提供额外的阻滑力)，以保证支护结构可以提供足够的阻滑力，从而保证边坡的安全。据此确定
6、加固结构的最小尺寸及埋深。 2)局部稳定性分析： 将稳定性分析中得到的不稳定边坡的剩余下滑推力作用于支护结构上，验算支护结构的稳定性(如挡土墙抗滑移、抗倾覆)。,12.1绪论,12.1.2本章理论,3)支护结构作用效应： 计算支护结构的作用效应，并按照验算内容计算出各种作用效应组合。 4)支护结构截面设计： 根据支护结构的作用效应组合，进行截面尺寸和配筋设计，以满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。,12.1绪论,12.1.2本章理论,5.出设计文件及施工和监测方案,将计算结果，用图纸及文件的形式表达出来，并制定施工和监测方案。,第一章结束,12.1绪论,12.2.1本章内容,本章主要
7、讲述了以下一些内容： 1.边坡稳定性的判断。 2.边坡稳定性分析方法。 3.非粘性土边坡稳定性分析。 4.无张节理平面滑动岩质边坡稳定性分析。 5.有张节理平面滑动岩质边坡稳定性分析。 6.圆弧滑动土质边坡条分法稳定性分析。 7.折线滑动土质边坡不平衡推力传递系数法稳定性分析。,12.2边坡稳定性分析,12.2.2本章理论,采用分析边坡的安全系数的方法，分析其稳定性。,表2.1建筑波安全系数规定值,计算方法,安全系 数K,边坡 安全 等级,上表中的安全等级根据边坡破坏的后果而定：一级边坡为破坏后果很严重的边坡；二级边坡为破坏后果严重的边坡；三级边坡为破坏后果不严重的边坡。,12.2边坡稳定性分
8、析,一.边坡稳定性分析,边坡稳定性分析的方法较多，总体可以分为三大类。 一是定性分析方法。包括：1)根据边坡工程地质条件定性分析方法；2)经验类比方法；3)赤平投影方法等。 二是将边坡视为刚体的极限平衡理论法。包括：1)平面滑动或楔形滑动静力分析法；2)条分法；3)不平衡推力传递系数法等。 三是以弹塑性理论为基础的数值计算方法。包括：1)有限元法；2)有限差分法；3)边界元法等。,12.2边坡稳定性分析,12.2.2本章理论,二.边坡稳定性分析方法,非粘性土的抗剪强度，仅有内摩擦角，没有粘聚力。 边坡上土单元自重为： 下滑力： 抗滑力： 安全系数： 当 时，干砂天然休止角=内摩擦角，所以当坡角
9、小于土的内摩擦角时边坡稳定。,12.2边坡稳定性分析,12.2.2本章理论,三.非粘性土边坡稳定性分析,如图所示，岩质边坡一般是因为软弱夹层或风化开裂等原因而产生的单一滑动面，其抗剪强度即有内摩擦角，也有粘聚力，有时还有静水压力存在。,边坡下滑力： 边坡抗滑力： 安全系数：,12.2边坡稳定性分析,12.2.2本章理论,四.无张节理平面滑动岩质边坡稳定性分析,边坡有张节理时，在降雨情况下，由于底部排水不畅，张节理会临时充水达到一定高度，沿张节理滑动面会产生静水压力，从而使滑动力突然增大，这也就是暴雨过后容易产生滑动的重要原因。,12.2边坡稳定性分析,12.2.2本章理论,五.有张节理平面滑动
10、岩质边坡稳定性分析,U-水压力在滑动面上产生的浮力,V-张性断裂面上的水压力,边坡有张节理时，计算也不复杂。即将静水压力产生的效果(沿坡面切向分力会增大下滑力，沿坡面法向分力会减小阻滑力)考虑进去，重新计算安全系数即可。,12.2边坡稳定性分析,12.2.2本章理论,后缘裂缝静水压力V：,沿滑动面静水压力U：,计算时作如下假定：1)张节理是直立的；2)降水沿张节理的底部进入滑动面，在大气压下沿滑动面底部流出。则此时降水引起的静水压力为：,则此时稳定系数K：,12.2边坡稳定性分析,12.2.2本章理论,滑体中取一任意土条i，不考虑土条间的作用力，则土条上仅有重力 、阻滑力 和重力法向分力 ，其
11、中 对圆心O点的力矩为零，则稳定安全系数K就是所有重力 对O点的力矩之和与阻滑力 对O点的力矩之和之比。,重力 对O点的力矩为：,阻滑力 对O点的力矩为：,;引入,则有：,此时边坡的安全系数K为：,12.2边坡稳定性分析,12.2.2本章理论,六.圆弧滑动土质边坡条分法稳定性分析,继续推导：,又有：,则安全系数：,由于：,则有：,最终：,12.2边坡稳定性分析,12.2.2本章理论,划分土条，选定K值。然后从边坡顶部第1块土条开始，对每一块土条用下式计算其不平衡推力(剩余下滑力)P1，即为第1和第2土条间的剩余推力；再计算第2块土条在原有荷载和P1共同作用下的不平衡推力(剩余下滑力) P2；直
12、至算到最后一块。则此时的剩余下滑力即为边坡在安全系数为K值时的边坡下滑力。,式中,注： 利用上式计算时，当得出的某一土条Pi0时，需取其为零继续计算。,12.2边坡稳定性分析,12.2.2本章理论,七.折线滑动土质边坡不平衡推力传递系数法稳定性分析,非粘性土质平面滑面,有张节理岩质边坡,瑞典圆弧法边坡,不平衡推力传递系数法,无张节理岩质边坡,式中,12.2边坡稳定性分析,12.2.3本章公式,12.2边坡稳定性分析,第二章结束,12.3.1本章内容,本章主要讲述了以下一些内容： 1.坡率法与刷方减重的概念。 2.坡率法与刷方减重的区别。 3.坡率法的设计内容及考虑因素。 4.土质边坡坡面破坏的
13、破坏形式及防护措施。 5.岩质边坡坡面破坏的破坏形式及防护措施。 6.刷方减重的设计内容及注意事项。,12.3坡率法及刷方减重,12.3.2本章理论,1.坡率法 仅通过控制边坡的高度和坡度(不做其他支护)而使边坡稳定的边坡设计方法，即为坡率法。 坡率法是边坡设计方法，常用于挖方工程中。是边坡设计工作。通过设计，合理控制边坡的高度和坡度，从而保证施工后的边坡的稳定性。 2.刷方减重 刷方减重是将不稳定边坡致滑段的滑体超重部分挖除，以减小滑体的下滑力，而使边坡稳定的方法。 刷方减重是针对不稳定边坡的，其目的是对不稳定边坡进行处置，这一点与坡率法不同。,12.3坡率法及刷方减重,一.坡率法与刷方减重
14、概念与区别,12.3坡率法及刷方减重,12.3.2本章理论,坡率法设计就是要在保证边坡的稳定的条件下，确定边坡的形状和坡度。 因此，坡率法的设计内容是： 1)确定边坡的形状； 2)确定边坡的坡度(即边坡坡率)； 3)边坡稳定性验算； 4)设计坡面防护； 5)边坡坡面水系设计。,12.3坡率法及刷方减重,二.坡率法设计内容及考虑因素,12.3.2本章理论,3.2坡率法的设计,1.土质边坡坡面破坏形式 土质边坡坡面破坏形式主要是冲刷破坏。冲刷破坏会导致水土流失，严重的会发生泥石流。 2.土质边坡坡面防护方法 土质边坡可以采用如下方法防护坡面： 1)坡面植被； 2)设置骨架，并在骨架内植草； 3)边
15、坡挂网生物防护； 4)圬工护坡。,三.土质边坡坡面破坏形式及防护措施,12.3.2本章理论,3.2坡率法的设计,1.软质岩 软质岩是指新鲜岩块的饱和单轴抗压强度小于30M的岩石。 2.软质岩边坡坡面破坏形式 软质岩边坡的坡面破坏形式主要是继续风化。 3.软质岩边坡坡面防护方法 软质岩边坡坡面防护主要工作就是防止边坡坡面继续风化。具体方法同前面土质边坡的防止方法一样，另外还有喷砂浆或喷混凝土罩面。主要还是植物防护和骨架植物防护。,四.岩质边坡坡面破坏形式及防护措施,12.3.2本章理论,3.2坡率法的设计,4.硬质岩 软质岩是指新鲜岩块的饱和单轴抗压强度大于30M的岩石。 5.硬质岩边坡坡面破坏
16、形式 硬质岩边坡的坡面破坏形式主要是继续风化和岩石崩塌破坏。 6.硬质岩边坡坡面防护方法 软硬质岩边坡坡面防护主要工作就是防止边坡坡面继续风化及崩塌落石破坏。做法是罩面、设置柔性防护网、灌浆、设置遮挡建筑物(如明洞)等。,12.3.2本章理论,四.岩质边坡坡面破坏形式及防护措施,3.3刷方减重设计,1)设计前必须弄清滑坡的成因和性质，查明滑动面的位置、形状及可能发展的范围，根据要求进行设计计算，以确定减重范围。 2)刷方减重的弃土，不能堆置在滑坡的阻滑地段，应尽量堆置与滑坡前缘，以便增大阻滑力，起到堆载阻滑的作用。 3)牵引式滑坡或滑坡带的土具有卸载膨胀性质的滑坡，不宜采用刷方减重的方法。 4)刷方减重后，应检验滑面从残存滑体的薄弱部分剪出的可能性。 5)刷方减重后，必须做坡面防护。,五.刷方减重的设计内容,12.3.2本章理论,3.3刷方减重设计,滑坡超重计算是刷方减重设计的重要依据。一个滑坡应在上面部位减重，减重多少完全取决于滑坡超重计
